Grundlagen der Kolbenmaschinen

Kraftmaschinen

• Abgabe mechanischer Energie

• rechtsdrehedne Kreisprozesse

• Motoren, Turbinen

Arbeismaschinen

• Aufnahme mechnischer Energie

• linksdrehende Kreisprozesse

• Pumpen, Verdichter

Kolbenmaschinen sind Fluidenergiemaschinen, bei denen ein Verdränger mittels seiner Bewegung einen sich periodischen verändernden Arbeitsraum bildet.

Verdränger —> Bewegung—> periodische verändernden Arbeitsraum

Verbrennung zündfähiger Brennstoffgemische Wärmeenergie —> mechanische Energie umgewandelt wird

(Gemisch = Luft + Krafstoff(gas-, flüssig))

• Verbrennungsmotoren , Gasturbinen

Äußere Verbrennung

• Gasturbine

• Stirlingmotor

innere Verbrennung

• Dieselmotor

• Ottomotor

Chemische Energie —> Thermische Energie —> Mechanische Arbeit

Tachkolbenmotor

Krieskolbenmotor (wankelmotor)

• Geäuse mit epitrochoidenförmiger Innenkontur und kraftabgebendem Innenläufer, der sich exzentrisch um ein Ritzel dreht und gleichzeitig die Abdichtfunktion hat

Drehkolbenmotor

• Kraftabgebender Ausßenläufer mit epitrochoidenförmiger innenkontur und innenläufer als Absperrorgan

1. Ansaugen

2. Verdichten

3. Arbeiten

4. Ausstoßen

ein Takt = 0.5 Kurbelwellenumdrehung

2* Kurbelwollenumdrehung = 4 Takte = 1 Arbeitsspiel

Ansaugen, Ausstoßen/Spülen, Verdichten und Arbeiten laufen gleichzeitig ab

• Sowohl Seite über dem Kolben als auch (Kurbelgehäuse) werden genutzt

• Die Krubelwelle dreht sich während eines Arbeitsspiels nur einmal. Der Gaswechsel ist offen, das heist, es kommt zu einer partiellen Durchmischung ovn Frischgas und Abgas

1. Ausströmen, Überströmen, Verdichten

2. Arbeiten, Ausströmen

Merkmale:

2 Takte bilden ein Arbeisspiel

Motorsteuerung

• Ladungswechsel wirdd in der Regel durch Kolben gestuert

• keine zusätzlichen Steuerorgane notwendig

• 1. Takt = halbe Kurbelwellenumdrehung

• 1 Kurbelwellenumdrehung= 2 Takte = 1 Arbeitsspiel

S.33

Äußere Gemischbildung mit Vergaser

indirekte Bezineinspritzung

innere Gemischbildung

direkt einspritzenung

• Querschnittsverengung erzeugt Unterduck

• Ansaugen des Kraaftstoffes und zersäubung im Bereich der Mischkammer

• Verbesserung der Zerstäubung durch Erzeugung von Vorgemisch

• Drosselklappenstellung steuert Kraftstoff-Luft-Gemischmenge

SPI (Single Point Injection)

• Zentrale Einspritzung vor der Drosselklappe

+ Verbesserung der Aufbereitung des Kraftstoff-Luft_Gemisches durch Zerstäubung im Drosselklappenspalt und Verdampfung im heißen Saugrohr

- Transport auf unterschiedlich langen Wegen und Rohrverzweigung mit Randwirbeln verursacht unterschiedliche Aufteilung auf dei Zylinder

- Wandbenetzung können Gemischinhomogenität verursachen

• jedem Zylinder ist ein Einspritzventil zugeordnet

• Einspritzventile können im Ansaugrohr oder unmittelbar vor dem Einlassventil sitzen

+ kurze, gleich lange Transportwege

+ gleichmäßige Aufteilung des Gemisches auf die einzelnen Zylinder

• charakteritsch für Diesel-Motoren

• Einsatz auch im Otto-Motor (GDI ,FSI)

• Kraftstoff-Luft-Gemischbildung erfolgt im Zylinder

Fremdzündung

• Otto-Motor

• Zuführung der Zündenergie von außen

• Zuführung der Zündenergie durch Zündkerze

Selbstzündung

• Diesel-Motoren

• Verdichtung der Luft

• Zuführung des Kraftstoffes nach Verdichtung

• Entzündungen des Kraftstoffes an der heißen Verbrennungsluft

• Abführung der überschüssigen Wärme aus dem Verbrennungsvorgang

• Vermeidung der Zerstörung von Bauteilen oder des Motoröls

• Im Volllastzustand müssen bis zu 30% an Umgebung abgegeführt werden

• Kühlenergie ist für den Fahrbetreib nicht mehr nutzbar

• Abwärtsbewegung saugt Luft aus der Umgebung direkt an

• Aufwärtsbewegung schiebt das Abgas direkt in die Umgebung aus

• Frischladungsmasse im Zylinder ist abhängig von den Umgebungsbedingungen

Verhältnis zwischen der tatsächlichen Frischladung im Zylinder und der tatsächlichen vorhandenen Frischladungsmenge je Arbeitsspiel.

Reihenmotoren

Boxermotor

V-Motoren

Sternmotor

4 Ventiler

• zwei Einlassventile , zwei Auslassventile

• zwei Nockenwellen (Einlass , Auslass)

• Mittige Zündkerze

3 Ventiler

• Zwei Einlassventile und vergrößertes Auslassventil

• Mittig oder seitlich doppelte Zündkerze

• gemeinsame nockenwelle

5 Ventiler

• Drei Einlassventile und zwei Auslassventile

• zwei Nockenwellen